本发明属于激光玻璃领域，具体涉及一种氯磷酸盐激光玻璃及其制备方法与应用。
背景技术：
激光玻璃的发展一直以高能量输出和高功率输出作为一个主要的研究方向。超短脉冲高功率激光器作用下的激光玻璃损伤主要起因于玻璃的非线性效应，从面要求降低玻璃的非线性折射率，另外短脉冲激光器增益的提高要求提高激光玻璃的的受激发射截面。
激光玻璃的物理与化学性质由基质玻璃决定，光谱性质则主要由稀土离子决定。卤磷酸盐玻璃综合了卤化物玻璃与磷酸盐（低声子能量与低非线性折射率）和磷酸盐玻璃（高发射截面和抗析晶性能）的优点。磷酸盐玻璃对大部分稀土离子的可掺杂浓度较高，己成为重要的稀土掺杂基质材料，在激光增益介质方面广泛应用。此外，与硅酸盐玻璃相比，磷酸盐玻璃具有更宽的红外透过范围等优点。卤磷玻璃具有低折射率色散和低非线性折射率的光学性质，高功率光纤激光器的开发促进了卤磷玻璃的发展，因为非线性效应和自聚焦效应限制了高功率光纤激光器功率密度的提高，降低非线性折射率n2成了高功率激光系统对材料的主要要求之一。因为卤离子的极化率比氧离子的小，所以卤磷酸盐玻璃的n2小于硅酸盐玻璃。卤磷玻璃的受激发射截面高于硅酸盐玻璃，略低于磷酸盐玻璃，综合比较，卤磷酸盐玻璃是一种比较有前途的高能激光器用的增益基质材料。卤素使用氯离子，可以增加了配位阴离子的数量，导致玻璃的声子振动能量下降，从面降低了多声子弛豫。所以本课题加入氯元素，不光可以提升发射截面，也能加强掺铒磷酸盐玻璃中1.5μm透红外性能。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种氯磷酸盐激光玻璃及其制备方法与应用。
本发明的目的在于提供一种氯磷酸盐激光玻璃及其制备方法与应用，玻璃在熔制过程中有较好的工艺性能，在空气中冷却即可形成均匀透明的玻璃，具有成玻区大、组分可调范围大、热稳定性优异的优点。本发明提供的氯磷酸盐激光玻璃的制备方法是一种氯磷酸盐激光玻璃的形成区预测方法及验证方法。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
本发明提供的一种氯磷酸盐激光玻璃，按照摩尔百分比计，其组成包括：50mol%的p2o5、10mol%的cao、0-40mol%的na2o、0-40mol%的nacl。
本发明提供的制备所述的氯磷酸盐激光玻璃的方法，包括如下步骤：
（1）初步熔制：按照氯磷酸盐玻璃的组成准确称量各原料；将p2o5、cao、na2o及nacl混合均匀后转入刚玉坩埚中，加氧化铝坩埚盖，然后放入硅碳棒电炉中升温进行熔制处理，得到玻璃液；
（2）浇注和退火：将步骤（1）所述玻璃液浇注在在退火炉中预热后的石墨模具内，进行退火处理，得到退火后的产物，冷却至室温，得到所述氯磷酸盐激光玻璃。
进一步地，步骤（1）所述熔制处理的温度为950-1150℃。
优选地，步骤（1）所述熔制处理的温度为950℃。
进一步地，步骤（2）所述预热后的石墨模具的温度为280-330℃。
优选地，步骤（2）所述预热后的石墨模具的温度为300℃。
进一步地，步骤（2）所述退火处理的温度为280-330℃。
优选地，步骤（2）所述退火处理的温度为300℃。
进一步地，步骤（2）所述退火处理的时间为2-4小时。
优选地，步骤（2）所述退火处理的时间为2-4小时。
进一步地，步骤（2）中，退火后的产物冷却至室温的速率为5-15℃/小时。
优选地，步骤（2）中，退火后的产物冷却至室温的速率为10℃/小时。
本发明提供的氯磷酸盐激光玻璃能够应用在制备激光元件中。
本发明提供的氯磷酸盐激光玻璃能够应用在制备激光仪器中。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明的氯磷酸盐激光玻璃的发光性能优异，容易形成透明、无析晶或分相的大块玻璃，组分可调范围大，声子能量低，性质优良，成本低廉。
附图说明
图1为实施例1所得氯磷酸盐激光玻璃的透过光谱图；
图2为实施例1所得氯磷酸盐激光玻璃的拉曼振动光谱图；
图3为本发明实施例的p2o5-cao-na2o-nacl玻璃体系的玻璃形成区图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
表1列出了本发明5个具体实施例中氯磷酸盐激光玻璃的摩尔百分比组成：
表1
实施例1的制备方法如下：
第一步，根据表1中实施例1配比称量高纯原料；
第二步，实施例1的玻璃的初步熔制过程如下：将高纯度的p2o5、cao、na2o、nacl粉末状原料研磨均匀后，置于刚玉坩埚中，加氧化铝坩埚盖，于硅碳棒电炉中950℃条件下熔制，充分熔融，得到玻璃液；
第三步，浇注，将玻璃液直接浇注在退火炉中预热至300℃的石墨模内；
退火，在第三步基础上在退火炉中300℃条件下保温2h后，以10℃/h的速率冷却至室温，得到所述氯磷酸盐激光玻璃。
实施例2、实施例3、实施例4、实施例5操作步骤与实施例1相同。
通过高温熔融法制备了氯磷酸盐激光玻璃。实施例测试结果表明，所有样品都能够获得实施例1对应的图1的透过谱图的类似结果。无可见条纹和气泡，拉曼光谱测试结果(见图2)表明该玻璃具有丰富的配位环境，适合用作激光工作物质基质材料。此外，该玻璃在熔制过程中有较好的工艺性能，在空气中冷却即可形成均匀透明的玻璃，具有成玻区大(见图3)即组分可调范围大的优点，在稀土掺杂激光玻璃光纤方面具有广阔的应用前景。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
1.一种氯磷酸盐激光玻璃，其特征在于，按照摩尔百分比计，其组成包括：50mol%的p2o5、10mol%的cao、0-40mol%的na2o、0-40mol%的nacl。
2.一种制备权利要求1所述的氯磷酸盐激光玻璃的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将p2o5、cao、na2o及nacl混合均匀，然后升温进行熔制处理，得到玻璃液；
（2）将步骤（1）所述玻璃液浇注在预热后的石墨模具内，进行退火处理，得到退火后的产物，冷却至室温，得到所述氯磷酸盐激光玻璃。
3.根据权利要求2所述的氯磷酸盐激光玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述熔制处理的温度为950-1150℃。
4.根据权利要求2所述的氯磷酸盐激光玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述预热后的石墨模具的温度为280-330℃。
5.根据权利要求2所述的氯磷酸盐激光玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述退火处理的温度为280-330℃。
6.根据权利要求2所述的氯磷酸盐激光玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述退火处理的时间为2-4小时。
7.根据权利要求2所述的氯磷酸盐激光玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，退火后的产物冷却至室温的速率为5-15℃/小时。
8.权利要求1所述的氯磷酸盐激光玻璃在制备激光元件中的应用。
9.权利要求1所述的氯磷酸盐激光玻璃在制备激光仪器中的应用。
技术总结